抑制电子设备中的电池过度放电的系统和电子设备的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种抑制电子设备中的电池过度放电的系统和电子设备，在一些实施例中，该系统包含：向所述电子设备提供电力的电池；和连接到所述电池以监测所述电力的电量计，其中，所述电量计一旦确定所述电池提供的电压等于或低于电压阈值并且所述电池的容量等于或低于容量阈值，便进入待机模式。本实用新型为防止电池过度放电，电量计自主地监测与电池相关的多个参数，即电池提供的电压和电池的剩余容量，以确定是否将其自身切换至较低功率模式。
【专利说明】
抑制电子设备中的电池过度放电的系统和电子设备
技术领域
[0001 ]本发明涉及抑制电子设备中的电池过度放电的系统和相应的电子设备。
【背景技术】
[0002] 锂离子电池通常用于向消费性电子设备供电，例如智能手机、平板电脑、笔记本电 脑、摄像机、掌上游戏机。各种不同的工作状态可能导致此类设备中的电池过度放电。例如， 长时间不使用设备可能会引起渐进式电极击穿。有时，这种电池过度放电的情况会导致设 备出现有潜在危险的工作状态。
【发明内容】
[0003] 本文公开的实施例中的至少一些涉及一种抑制电子设备中的电池过度放电的系 统，该系统包含：向电子设备提供电力的电池;连接到电池以监测所述电力的电量计(fuel gauge);其中，电量计一旦确定电池提供的电压等于或低于电压阈值并且电池容量 (capacity)等于或低于容量阈值，便进入待机模式。这些实施例中至少有一些可由一种或 多种以下的构想补充，这些构想以任何顺序或以任何组合出现:其中，电池为锂离子电池； 其中，电量计当且仅当确定电池提供的电压等于或低于所述电压阈值并且电池的所述容量 等于或低于容量阈值时，才进入待机模式;其中，该系统使用库仑计数技术确定电池的所述 容量;其中，所述待机模式是所述电量计可用的最低功率模式;其中，为进入待机模式，电量 计会停止与其相关的时钟;其中，为进入待机模式，电量计会开启与其相关的端口；其中，电 压阈值和容量阈值可通过编程确定;其中，电量计自主作出所述确定并自主进入待机模式； 其中，电量计一旦检测到所述电压已升至电压阈值以上，或所述容量已升至容量阈值以上， 便退出待机模式;其中，为退出待机模式，电量计会进入功率高于待机模式的功率模式;其 中，所述电压阈值在2.0伏至2.5伏范围内（包括2.0伏和2.5伏）；其中，所述容量阈值在0% 至5%范围内（包括0%和5%)。
[0004] 至少一些实施例涉及一种电子设备，包含电量计的，该电量计一旦检测到所述电 子设备中的电池提供的电压等于或低于电压阈值并且电池容量等于或低于容量阈值，便进 入待机功率模式。这些实施例中至少有一些可由一种或多种以下的构想补充，这些构想以 任何顺序或以任何组合出现：其中，所述容量阈值介于〇 %至1 %之间（包括〇 %和1 % );其 中，电子设备选自：智能手机、平板电脑、笔记本电脑、摄像机和掌上游戏机;其中，所述容量 是使用库仑计数技术测定的。
【附图说明】
[0005] 附图和下文的【具体实施方式】公开了使用电池的电压和容量测量值来抑制电池过 度放电的系统和方法。附图中：
[0006] 图1为一种消费电子设备的正视图。
[0007] 图2为一种消费电子设备内的部件的框图。
[0008] 图3为一种消费电子设备内、更具体地讲该消费电子设备中的电量计内的部件的 框图。
[0009] 图4为可用于实施本文所公开的技术的一种方法的流程图。
[0010] 然而，应当理解，附图和【具体实施方式】给出的特定实施例不对本发明的内容构成 限制。恰恰相反，附图和【具体实施方式】向普通技术人员呈现了技术基础，技术人员在该基础 上可以认识到本发明实施例的替代形式、等同形式和修改形式，这些替代形式、等同形式和 修改形式，连同本文给出的一个或多个实施例，都由后附各项权利要求的范围涵盖。
【具体实施方式】
[0011] 本发明公开了使用电池的电压和容量测量值来抑制电池过度放电的方法和系统。 一般来讲，实施此类技术的电子设备包含电池和电量计，其中电池向该电子设备供电，电量 计对电池进行监测。为防止电池过度放电，电量计自主地监测与电池相关的多个参数，即电 池提供的电压和电池的剩余容量，以确定是否将其自身切换至较低功率模式（如待机模 式）。通常情况下，如果电量计确定电池提供的电压已达到或低于规定的电压阈值并且电池 容量已达到或低于规定的容量阈值，便会切换至较低功率模式。在优选实施例中，必须同时 满足这两个条件，电量计才会切换至较低功率模式。
[0012] 图1为实施本文所述的系统和方法的一种示例性消费电子设备100的正视图。电子 设备100可以是任一种使用锂离子电池的适宜设备。此类电子设备的非限制性例子包括智 能手机（如APPLEiPHONE?、SAMSUNG GALAXYNOTE?)、平板电脑（如APPLEiPAD?、 A MA Z 0 N KINDLE? )、笔记本电脑、摄像机（包括便携式摄像机）、掌上游戏机（如S 0 N Y PLAYSTATIONVITA#)。也可设想其他此类设备，它们都属于本发明的范围。示例性消费电 子设备100包含显不屏102,显不屏102优选是触摸屏。电子设备100还包含各种压触输入装 置104,例如排布在电子设备100外周各处的按钮。该设备内还可能额外装有输入装置和输 出装置，例如麦克风和扬声器。
[0013] 图2为示例性消费电子设备100内的部件的框图。电子设备100包含专用集成电路 (ASIC)200，ASIC 200包含处理逻辑装置202(如微处理器）、存储器206,其中存储器206与处 理逻辑装置202相连，还包含软件编码装置204(如操作系统或应用程序）、输入部件208(如 按钮、触摸屏、麦克风）、输出部件210(如显示屏（与触摸屏可能为同一部件）、扬声器、触觉 反馈电机)和网络接口 212,其中网络接口212用于同其他设备通信(例如经由互联网）^SIC 200还可包含其他部件。ASIC 200由电池组（"电池"）214供电。电量计216与电池214相连。在 至少一些实施例中，ASIC 200、电量计216和电池214两两并行连接，这样，ASIC 200可从电 池214接收电力，同时电量计216监测电池214的输出。另外，在一些实施例中，可用多个ASIC 或其他电路替换ASIC 200。本文公开的技术可在其中任何适宜类型的负载（这里是ASIC 200)由电池214供电的任何电子设备中实施。工作时，电量计216既监测电池214输出的电 压，又监测电池214的容量，下文将结合图3更详细描述这一点。如果电压和容量达到相应电 压和容量阈值或降至相应电压和容量阈值以下，电量计216便自主地切换至比当前模式的 功率低的功率模式，例如休眠模式(也称待机模式）。
[0014] 图3为消费电子设备100内、更具体地讲电量计216内的部件的框图。图3所示框图 本质上是概念图，意味着至少一部分方框代表电子设备100各部件所执行的功能。视设计依 据和设计偏好不同，用于实施这些方框所代表的功能的实际电路逻辑可能有变化，本领域 普通技术人员很熟悉这些电路逻辑，或能够轻而易举地确定选用何种电路逻辑。
[0015] 参见图3,电子设备100包含电池214和电量计216,其中电量计216与电池214并联。 电池214包含电压源300,电压源300连接到正端子302和负端子304。负端子304经由节点309 连接到电量计216,而节点309接地。还将节点309提供到ASIC 200或其他由电池214供电的 恰当电路逻辑。正端子302连接到库仑计数器306,库仑计数器306的输出端与节点308相连。 可使用任何适宜的库仑计数装置。节点308连接到电量计216,此外也用来向ASIC 200供电。
[0016] 电量计216包含下列部件：电压检测逻辑装置310,其连接到节点308;低电压阈值 寄存器312;容量检测逻辑装置314,其接收库仑计数器306的输出；容量阈值寄存器313,其 连接到容量检测逻辑装置314;"与"（AND)门316或类似逻辑装置，其连接到电压检测逻辑装 置310和容量检测逻辑装置314的输出端。"与"门316的输出被提供至模式控制逻辑装置 318。模式控制逻辑装置318控制电量计216的时钟320和端口 322,电量计216通过端口 322连 接到电子设备1 〇〇中的其他装置(如AS IC 200)。
[0017] 工作时，电压源300在两个端子302和304之间形成电势。库仑计数器306接收流经 端子302的电流，并使用与内计时器串联的内阻来确定库仑计数（即，随时间推移累积的电 流）。该库仑计数反映了电池214释放的总电流。容量检测逻辑装置314将该库仑计数与电池 214的初始容量相比较，以确定电池214当前的容量(也称电池214的剩余容量）。本发明的范 围不限于使用如图3所示的库仑计数器。也可设想其他配置。例如，用于感测电流的电阻器 以及对累积电流进行计数的计时器和处理逻辑装置可分布在电子设备100的不同部分中。
[0018] 容量检测逻辑装置314自主地监测电池214当前的容量，并将该容量与可编程容量 阈值寄存器313提供的容量阈值进行比较(例如，使用比较器）。该容量阈值可被设置成任一 适宜值，在至少一些实施例中，该值在0%至5 %范围内（包括0 %和5% )。在一些实施例中， 该值在0%至1 %范围内（包括0%和1 %)。在一些实施例中，该值在0%至0.5%范围内（包括 0%和0.5%)。如果容量检测逻辑装置314确定电池214的容量已达到容量阈值或降至容量 阈值以下，便生成旗标信号(例如，输出的是"高值"）；这个旗标信号(反之是"低值"）被提供 到 "与"门316。
[0019] 电压检测逻辑装置310自主地监测电池214的输出电压。如果电压检测逻辑装置 310和电池214之间的连接中引入了电压降（例如，由于库仑计数器或其他逻辑装置），则可 对电压检测逻辑装置310进行编程或将其加以构造，以校正此电压降。电压检测逻辑装置 310将电池214的输出电压与可编程低电压阈值寄存器312提供的电压阈值进行比较(例如， 使用比较器）。低电压阈值寄存器312可被设置成任一适宜值，在至少一些实施例中，该值在 2.0伏至2.5伏范围内（包括2.0伏和2.5伏）。如果电压检测逻辑装置310确定电池214的输出 电压达到电压阈值或降至电压阈值以下，便生成旗标信号(例如，输出的是"高值"）；这个旗 标信号(反之是"低值"）被提供到"与"门316。
[0020] "与"门316的输出被提供至模式控制逻辑装置318。如果模式控制逻辑装置318确 定"与"门316输出的信号为"高值"，意味着逻辑装置310和314的输出均为"高值"，此时模式 控制逻辑装置318便将电量计216切换至比当前模式功率低的功率模式。在至少一些实施例 中，电量计216被切换至其可用的最低功率模式。在优选实施例中，较低功率模式为待机模 式(或称"休眠"模式），但也可使用其他的较低功率模式。例如，电量计216可从活动模式切 换至工作模式;或从工作模式切换至休闲模式;或从休闲模式切换至待机模式。任一种乃至 全部此类变化都被涵盖在本发明的范围内。
[0021] 模式控制逻辑装置318可执行任一种适宜的动作，来将电量计216切换至较低功率 模式。举例来说，模式控制逻辑装置318可禁止电量计216使用时钟320,也可开启电量计216 与ASIC 200通信的端口 322,来达到上述目的，但执行的动作不限于提出的这两种。设想到 采用其他技术来切换功率模式。
[0022] 在至少一些实施例中，电量计216切换至较低功率模式之后，电压检测逻辑装置 310和容量检测逻辑装置314会分别继续监测电池电压和库仑计数器输出。如果电压检测逻 辑装置310确定电池214提供的电压不再等于或低于电压阈值，或者如果容量检测逻辑装置 314确定电池214的容量不再等于或低于容量阈值，"与"门316的输出变为"低值"，模式控制 逻辑装置318将电量计的功率模式切换至较高功率模式。
[0023]图4为实施本文所公开的技术的方法400的流程图。方法400的第一步是检测电池 电压(步骤402)。接着，方法400包括确定电池电压是否等于或低于被编程确定的电压阈值 (步骤404)。如果为否，该方法的控制返回步骤402。否则，方法400包括确定电池容量是否等 于或低于被编程确定的容量阈值(步骤406)。如果为否，返回步骤402。否则，方法400包括电 量计自主地切换至较低功率模式，如待机模式(步骤408)。可根据需要修改方法400的步骤， 包括添加、删除或重排其步骤。
[0024] 至少一些实施例涉及一种抑制电子设备中的电池过度放电的方法，该方法包括： 确定所述电池提供的电压等于或低于电压阈值并且所述电池的容量等于或低于容量阈值； 并且基于所述确定，使所述电子设备中的电量计自主进入待机功率模式。这些实施例中至 少有一些可由一种或多种以下的构想补充，这些构想以任何顺序或以任何组合出现:其中， 所述容量阈值介于〇%至0.5%之间（包括0%和0.5%);其中，所述待机功率模式是所述电 量计可用的最低功率模式。
[0025]本领域技术人员在充分理解以上公开内容后，可轻而易举地对
【发明内容】
作出无数 其他修改和改变。以下权利要求旨在涵盖全部此类修改、改变和等同内容。此外，词语"或/ 或者"应以包含的意义来理解。
【主权项】
1. 一种抑制电子设备中的电池过度放电的系统，其特征在于所述系统包含： 电池，所述电池向所述电子设备提供电力;和 电量计，所述电量计耦连到所述电池以监测所述电力； 其中，所述电量计一旦确定所述电池提供的电压等于或低于电压阈值并且所述电池的 容量等于或低于容量阈值，便进入待机模式。2. 根据权利要求1所述的系统，其中所述电池为锂离子电池。3. 根据权利要求1所述的系统，其中所述电量计当且仅当其确定所述电池提供的所述 电压等于或低于所述电压阈值并且所述电池的所述容量等于或低于所述容量阈值时，才进 入所述待机模式。4. 根据权利要求1所述的系统，其中所述系统使用库仑计数技术确定所述电池的所述 容量。5. 根据权利要求1所述的系统，其中所述待机模式是所述电量计可用的最低功率模式。6. 根据权利要求1所述的系统，其中，为进入所述待机模式，所述电量计停止与所述电 量计相关联的时钟。7. 根据权利要求1所述的系统，其中，为进入所述待机模式，所述电量计开启与所述电 量计相关联的端口。8. 根据权利要求1所述的系统，其中所述电压阈值和所述容量阈值可通过编程确定。9. 根据权利要求1所述的系统，其中所述电量计自主作出所述确定并自主进入所述待 机模式。10. 根据权利要求1所述的系统，其中一旦检测到所述电压已升至所述电压阈值以上或 所述容量已升至所述容量阈值以上，所述电量计便退出所述待机模式。11. 根据权利要求10所述的系统，其中，为退出所述待机模式，所述电量计进入高于所 述待机模式的功率模式。12. 根据权利要求1所述的系统，其中所述电压阈值在2.0伏至2.5伏的范围内，包括2.0 伏和2.5伏。13. 根据权利要求1所述的系统，其中所述容量阈值在0 %至5 %的范围内，包括0 %和 5%〇14. 一种电子设备，其特征在于包含电量计，所述电量计一旦检测到所述电子设备中的 电池提供的电压等于或低于电压阈值并且所述电池的容量等于或低于容量阈值，便进入待 机功率模式。15. 根据权利要求14所述的电子设备，其中所述容量阈值介于0%至1%之间，包括0% 和1%〇16. 根据权利要求14所述的电子设备，其中所述电子设备选自智能手机、平板电脑、笔 记本电脑、摄像机和掌上游戏机。17. 根据权利要求14所述的电子设备，其中所述容量是使用库仑计数技术测定的。
【文档编号】H02J7/00GK205544470SQ201620290296
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月8日
【发明人】近藤英雄
【申请人】半导体元件工业有限责任公司